(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、検出した操舵トルクに基づいてアシストトルクを付与するモータを備えた電動パワーステアリング装置において、操舵トルクとアシストトルクに基づいてステアリング軸の回転速度に相当する値を演算し、前記ステアリング軸の回転速度に相当する値に基づいて、路面反力トルクを演算することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記ステアリング軸の回転速度に相当する値に基づいて、ステアリング軸の回転角度を演算し、前記回転角度に基づいて路面反力トルクを演算することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項３】
車両の走行速度を検出する車速検出手段をさらに備え、前記操舵トルクと前記アシストトルクと前記車速検出手段で検出した車速に基づいて前記ステアリング軸の回転速度に相当する値を演算し、前記ステアリング軸の回転速度に相当する値に基づいて、路面反力トルクを演算することを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
前記ステアリング軸の回転速度に相当する値に基づきステアリング軸の摩擦を演算し、前記摩擦に基づき路面反力トルクを演算することを特徴とする請求項１または２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記ステアリング軸の回転速度に相当する値、ステアリング軸の回転角速度信号、およびステアリング軸周辺の温度のうち、いずれか１つ以上に基づいてステアリング軸の粘性係数を設定し、前記粘性係数に基づいてステアリング軸の摩擦を演算することを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記摩擦を含む路面反力トルクをローパスフィルタでフィルタ処理することで路面反力トルクを演算することを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項７】
前記路面反力トルクに応じて前記アシストトルクを補正することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータで操舵をアシストする電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリング装置では、モータ電圧、モータ電流、および、操舵トルクからステアリング軸に作用する路面反力トルクを推定する技術が提案されている（例えば特許文献１）。【０００３】
また、ハンドルの切り増し状態を判定し、切り増し状態時にモータ電流、および、操舵トルクから路面反力トルクと比例関係にあるラック推力を推定する電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１５６５１８号公報（２頁、図８）
【特許文献２】特開２０１０−８３３１３号公報（２頁、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような電動パワーステアリング装置にあっては、運転者が高い操舵周波数で操舵した場合、モータの慣性トルクが大きくなり、路面反力トルクの推定精度に影響するため、例えば特許文献１では、モータ電圧から推定したモータ角速度を微分しモータの慣性トルクを推定し、推定したモータの慣性トルクを用いて路面反力トルクを推定していた。ただし、モータ電圧には、ノイズが含まれており、微分するとノイズの影響が大きくなり、正確な路面反力トルクが推定できない課題があった。またノイズを除去するためにモータ電圧にローパスフィルタ処理をすると、急操舵時などの高い操舵周波数成分が多く含まれる操舵パターンにおいて、モータ電圧のローパスフィルタ処理にともなう位相遅れにより、正確な路面反力トルクが推定できない課題があった。【０００６】
また、特許文献２のように、ラック推力の推定をハンドルの切り増し状態時に限定して推定精度を高めようとした場合には、ハンドルの戻し時に推定できないという不便益が生じるほか、高い操舵周波数ではモータの慣性トルクの影響を受けるため、推定精度が低下する課題が残る。【０００７】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、運転者が急操舵などの高い操舵周波数成分が多く含まれるパターンで操舵した場合においても、精度良く路面反力トルクが推定できる電動パワーステアリング装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、検出した操舵トルクに基づいてアシストトルクを付与するモータを備えた電動パワーステアリング装置において、操舵トルクとアシストトルクに基づいてステアリング軸の回転速度に相当する値を演算し、ステアリング軸の回転速度に相当する値に基づいて、路面反力トルクを演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、操舵トルクとアシストトルクに基づいてステアリング軸の回転速度に相当する値を演算し、ステアリング軸の回転速度に相当する値に基づいて、路面反力トルクを演算することにより、モータ電圧を用いないで、モータの慣性トルクの影響を考慮できる。そのため、モータ電圧のノイズの影響を受けず、急操舵などの高い操舵周波数成分が多く含まれるパターンで操舵した場合においても、路面反力トルクを精度良く推定することができる、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるコントロールユニット８のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１による指令電流演算器８ａのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１によるアシストマップの図である。
【図５】本発明の実施の形態１による路面反力トルク推定器８２の動作を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態２による路面反力トルク推定器８２の動作を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態２によるクーロン摩擦モデルの例である。
【図８】本発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図９】本発明の実施の形態３によるコントロールユニット８のブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態３によるクーロン摩擦と路面反力トルクの和の推定器８８のブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態４による路面反力トルク推定器８２の動作を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態４による路面反力トルク推定器８２の動作を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態５によるコントロールユニット８のブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態５による路面反力トルク推定器８２の動作を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置を説明するための構成図である。運転者はハンドル１を操舵する。ハンドル１はステアリング軸２、および、ラック１０を介して、操舵輪３と連結されており、操舵ハンドル１の回転角度に応じて、操舵輪３が転舵される。操舵ハンドル１から操舵輪３の間には、ステアリング軸２のモータ６よりもハンドル１側に作用している操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ４を備えている。また、ステアリング軸２には、減速器５を介して、モータ６が連結されており、モータ６が発生するトルクが減速器５を介して増幅されたアシストトルクと、前記操舵トルクの和が、操舵輪３からステアリング軸２へ伝わる路面反力トルクに抗してステアリング軸２ならびに操舵輪３を回転させる。車両の走行速度は車速センサ７で検出する。コントロールユニット８は、モータ６に通流する電流を検出する電流センサ８７を備えるとともに、操舵トルクセンサ４で検出した操舵トルク信号、および、車速センサ７で検出した車速信号に基づいて、モータ６のトルクを発生するのに必要な指令電流を演算し、電流センサ８７で検出されたモータ電流信号と指令電流が一致するように電流制御を実施し、それに相当する印加電圧をモータ６に付与する。
【００１２】
図２はコントロールユニット８の構成を説明するためのブロック図であり、指令電流演算器８ａはモータ６に通流する電流を指示するための指令電流を演算する。指令電流演算器８ａはアシスト指令電流演算器８１、路面反力トルク推定器８２、路面反力トルク制御器８３、および、減算器８４から構成される。
【００１３】
アシスト指令電流演算器８１では、操舵トルクセンサ４で検出した操舵トルクと車速センサ７で検出した車速に基づいて、運転者の操舵トルクを軽減するアシスト指令電流を演算する。
【００１４】
路面反力トルク推定器８２では、操舵トルク信号、モータ電流信号、および、車速信号を取り込み、図５における力学モデル演算器２１を用いて、路面反力トルクを推定する。
路面反力トルク制御器８３では、推定路面反力トルク推定器８２で演算した推定路面反力トルクから反力指令電流を演算する。
【００１５】
減算器８４では、アシスト指令電流から反力指令電流を減算し、モータ７の指令電流とする。路面反力トルク制御器８３は、推定した路面反力トルクに応じてアシストトルクを減らす効果があり、ハンドルを操舵した時に発生する路面反力トルクが不足した車両において、運転者の操舵反力感を適切に強めることができる。
【００１６】
電流制御器８５では、指令電流と電流センサ８７で検出したモータ電流信号から、モータ６に流れる電流が指令電流に一致するようにモータの印加電圧を演算する。駆動回路８６はモータに前記印加電圧が付与されるようにPWM駆動を実施する。
【００１７】
次に本発明の要部である指令電流演算器８ａの動作について、図３のフローチャートに従い説明する。
【００１８】
ステップＳ１では、車速センサ７で計測した車速信号、操舵トルクセンサ４で計測した操舵トルク信号、電流センサ８７で計測したモータ電流信号をメモリから読み込む。ステップＳ２では、アシスト指令電流演算器８１において、図４に示すアシストマップのように車速と操舵トルクに対するアシスト指令電流の値が予めメモリに記憶されており、車速と操舵トルクから、アシスト指令電流を設定する。ステップＳ３では、車速、操舵トルク、および、モータ電流から、路面反力トルク推定器８２において、路面反力トルクを推定する。路面反力トルク推定器８２の動作について、図５に示すブロック図を用いて説明する。
【００１９】
図５のブロック図はステアリング軸２の運動方程式に基づいて構成されている。操舵トルクセンサ４と操舵輪３との間のステアリング軸２の回転運動方程式を（式１）に示す。
なお、本実施の形態では、例えば、磁気歯車、磁気軸受などを使いクーロン摩擦の極端に少ないステアリング機構を用いた電動パワーステアリング装置を対象とする。
Jt(dωp/dt) = Tsens + Tassist - Cdωp - Talign            （式１）
【００２０】
ここで、関係式で用いる各記号の意味を下記に示す。
0005409916.tif 000002
【００２１】
（式１）において、Cdωpはステアリング軸２に作用する粘性摩擦である。また、Talignは路面反力トルクである。さらに、（式１）の右辺は、ステアリング軸２に作用するトルクの総和である。
【００２２】
ステアリング軸２の慣性モーメントJtは、モータの慣性モーメントが主に占めるため、（式２）より求まる。ただし、ステアリング軸２の慣性モーメントJtの求め方はこの限りではなく、操舵輪やステアリング軸２、または減速器５の慣性モーメントを考慮してもよい。
Jt=n2 Jm          （式２）
【００２３】
また、ステアリング軸２の回転角度とモータ６の回転角度とは（式３）の関係が成り立つ。dωp/dtはステアリング軸の回転速度の微分を表し、ステアリング軸の回転角加速度を表す。さらに、ステアリング軸２の回転角速度ωpとステアリング軸２の回転角度θpは（式４）の関係がある。
θp=θm/n            （式３）
ωp=dθp/dt        （式４）
【００２４】
図５のアシストトルク演算器２０では、（式５）に示すようにモータ電流にトルク定数と減速比を掛けて、ステアリング軸２にモータが付与するアシストトルクTassistを演算する。
Tassist = n Kt Im                （式５）
【００２５】
図５の力学モデル演算器２１では、（式１）に示すステアリング軸２の回転運動方程式を基に、操舵トルクとアシストトルクを入力とし、入力に応じた路面反力トルクを出力とするようにステアリング軸の伝達特性を予め定めた力学モデルに従って路面反力トルクを演算する。力学モデル演算器２１はステアリング軸力学モデル演算器２２、車両モデル演算器２３、および、摩擦モデル演算器２４を備える。ステアリング軸力学モデル演算器２２はステアリング軸に作用するトルクの総和から、ステアリング軸の回転角速度の推定値ωp_e、および、ステアリング軸の回転角度の推定値θp_eを演算する。
【００２６】
車両モデル演算器２３は、ステアリング軸の回転角度から路面反力トルクまでの伝達特性を予め定めた力学モデルから構成されており、本実施の形態では（式６）の伝達関数で表現される。ただし、ｓはラプラス演算子である。
Talign =(Kalign + Caligns) θp                    （式６）
【００２７】
なお、車両モデル演算器２３では、ステアリング軸の回転角速度の推定値ωp_e、ステアリング軸の回転角度の推定値θp_eを用いて、(式７)に示すように路面反力トルク推定値Talign_eを演算する。
Talign_e =Kalignθp_e + Calignωp_e            （式７）
【００２８】
Kalign、Calignは車速によって変化する。よって、一定車速の場合は、Kalign、Calignを固定値としてよいが、車速が変化する場合は、車速に対するKalign、Calignの値を予めメモリに記憶させておき、メモリから読み込んだ車速から、Kalign、Calignを設定する。
【００２９】
摩擦モデル演算器２４では、ステアリング軸の回転角速度の推定値ωp_eとステアリング軸２の粘性係数Cdの掛算より、ステアリング軸２の粘性摩擦を演算する。操舵トルクとアシストトルクの和から車両モデル演算器２３で演算した路面反力トルク、および、摩擦モデル演算器２４で演算した粘性摩擦を減算することにより、ステアリング軸２に作用するトルクの総和を演算する。
【００３０】
ステップＳ４では、路面反力トルク制御器８３において、路面反力トルク推定値Talign_eに路面反力トルク制御ゲインKfbを掛けて、反力指令電流を演算する。ステップＳ５では、減算器８４において、アシスト指令電流から反力指令電流を減算して、モータ６のトルクを発生するのに必要な指令電流を演算する。
【００３１】
以上の構成により、モータの回転角度情報や、回転角速度情報を検出することなく、モータ慣性トルクの影響を除去した路面反力トルクを推定することができる。そのため、モータ電圧からモータ慣性トルクを演算する必要がなくなり、急操舵など高い操舵周波数成分が多く含まれ、慣性トルクが大きくなる操舵パターンで操舵した場合においても、路面反力トルクを精度良く推定することができる。例えば、操舵周波数２Ｈｚ以上の正弦波操舵を実施した場合、モータ慣性トルクの影響が大きくなるが、このような操舵を実施した場合においても路面反力トルクを精度良く推定することができる。
【００３２】
さらに、路面反力トルク制御器８３において、高い操舵周波数においても、路面反力トルクに応じた操舵反力感を運転者に与えることが可能になり、従来に比べて自然な操舵フィーリングが得られる。
【００３３】
なお、車両モデルは（式６）に限定しない。例えば、車両の横運動や回転運動を考慮した車両モデルを用いてもよい。また、（式６）は１次の伝達関数であるが、２次以上の伝達関数を用いて、車両の周波数特性により近づけた車両モデルを用いてもよい。車両の周波数特性を高精度に表した車両モデルを用いることにより、路面反力トルクの推定精度をさらに向上させることができる。
【００３４】
また、アシスト指令電流演算器８１では、操舵トルクセンサ４で検出した操舵トルクと車速センサ７で検出した車速に基づいて、運転者の操舵トルクを軽減するアシスト指令電流を演算するとしたが、電動パワーステアリング装置で公知となっているその他の手法に基づきアシスト指令電流を演算してもよい。例えば、モータの回転角速度に比例した粘性指令電流を演算し、前記アシスト指令電流から粘性指令電流を減算し、新たなアシスト指令電流としてもよい。
【００３５】
また、アシストトルクは指令電流から演算してもよい。ステアリング軸２の粘性摩擦が微小である場合は、摩擦モデル演算器２４を備えず、演算負荷を軽減する。
【００３６】
さらに、本実施の形態では、ステアリング軸の回転速度に相当する値として、ステアリング軸の回転角速度を用い、当該回転角速度を演算する構成としたが、モータの回転角速度や、操舵輪の転舵角速度や、ラック１０の移動速度などの他のステアリング軸の回転速度に相当する値を演算する構成としてもよい。
【００３７】
実施の形態２．
実施の形態１では、ステアリング軸２に作用するクーロン摩擦の極端に少ないステアリング機構を用いた電動パワーステアリング装置を対象としたが、本実施の形態ではステアリング軸２に作用するクーロン摩擦が存在する一般的な電動パワーステアリング装置を対象とする。本構成のうち、上記実施の形態１と共通する構成については、同一の名称、符号、および記号を用いることとし、主として相違点について以下説明する。
【００３８】
コントロールユニット８のブロック図である図２の路面反力トルク推定器８２の構成が実施の形態１と異なる。路面反力トルク推定器８２の動作について、図６に示すブロック図を用いて説明する。
【００３９】
操舵トルクセンサ４と操舵輪３との間のステアリング軸２の回転運動方程式を（式８）に示す。クーロン摩擦はステアリング軸２の回転角速度ωpの符号にクーロン摩擦の振幅Tfricを掛けたもので表すことができ、ステアリング軸２の回転に抵抗する方向に作用する。（式８）の右辺がステアリング軸２に作用するトルクの総和である。
Jt(dωp/dt) = Tsens + Tassist - Cdωp - Talign - Tfric sign(ωp)        （式８）
【００４０】
（式８）に基づき、路面反力トルク推定器８２の摩擦モデル演算器２４に、ステアリング軸の回転角速度を入力としステアリング軸のクーロン摩擦を演算し、その結果を出力とするクーロン摩擦モデルを新たに備える。
【００４１】
次に本実施の形態に示す構成による効果を、従来の電動パワーステアリング装置と比較して示す。ステアリング軸２に作用するクーロン摩擦が存在する一般的な電動パワーステアリング装置を対象とした場合、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、ステアリング軸に作用するクーロン摩擦が微小であるので省略できるとしているため、路面反力推定手段においてはクーロン摩擦の影響を除去していない。このため、路面反力推定手段の出力は、路面反力トルクとクーロン摩擦の和となってしまい、クーロン摩擦分だけ路面反力トルクの推定精度が低下する。
【００４２】
本実施の形態に示す構成により、ステアリング軸２にクーロン摩擦が作用する場合においても、モータの回転角度情報や、回転角速度情報を検出することなく、モータ慣性トルクとクーロン摩擦の影響を除去した路面反力トルクを精度良く推定することができる。また、急操舵など高い操舵周波数成分が多く含まれるパターンで操舵した場合においても、路面反力トルクを精度良く推定することができる。
【００４３】
なお、クーロン摩擦モデルとして、図７に示すように、ステアリング軸２の回転角速度ωp1以下で、ステアリング軸２の回転角速度に対するクーロン摩擦の変化率を持たせたモデルを用いてもよい。この変化率は粘性摩擦係数と等価であり、回転角速度ωp1以下では、力学モデルの粘性摩擦を増加させる効果がある。これにより、ステアリング軸２の回転角速度の推定値ωp_eのビット変動によるクーロン摩擦変動を抑えることができ、推定路面反力トルクの推定精度が向上する。
【００４４】
実施の形態３．
実施の形態２と同様に、本実施の形態ではステアリング軸２に作用するクーロン摩擦が存在する一般的な電動パワーステアリング装置を対象とする。
本構成のうち、上記実施の形態と共通する構成については、同一の名称、符号、および記号を用いることとし、主として相違点について説明する。図８は本発明の実施の形態３による電動パワーステアリング装置を説明するための構成図である。図８に示すように、本実施の形態３では、ステアリング軸２の回転角速度を検出する回転角速度センサ９を備える。
【００４５】
図８に示すコントロールユニット８のブロック図を図９に示す。クーロン摩擦と路面反力トルクの和の推定器８８では、操舵トルク信号、モータ電流信号、および、車速信号を取り込み、力学モデル演算器２１を用いて、クーロン摩擦と路面反力トルクの和を推定する。摩擦除去器８９は、回転角速度センサ９が検出したステアリング軸２の回転角速度信号、車速信号、および、クーロン摩擦と路面反力トルクの和の推定器８８で演算したクーロン摩擦と路面反力トルクの和から、クーロン摩擦を除去した路面反力トルクを演算する。
【００４６】
次に本発明の要部であるクーロン摩擦と路面反力トルクの和の推定器８８、および、摩擦除去器８９の動作について説明する。クーロン摩擦と路面反力トルクの和の推定器８８の動作を示すブロック図を図１０に示す。クーロン摩擦と路面反力トルクの和の推定器８８は実施の形態２の力学モデル演算器２１と同じ力学モデルであるが、クーロン摩擦と路面反力トルクの和を出力する構成となっている。
【００４７】
摩擦除去器８９は、特開２００３−３１２５２１と同様に、車速信号とステアリング軸２の回転角速度信号からローパスフィルタの時定数を決定し、クーロン摩擦と路面反力トルクの和を、決定した時定数のローパスフィルタでフィルタ処理することで、クーロン摩擦を除去し、路面反力トルクを推定する。
【００４８】
クーロン摩擦の変化が路面反力トルクの変化と比較して、その変化の位相が進んでいるため、クーロン摩擦と路面反力トルクの和の変化は、路面反力トルクのみの変化に比べて、その変化の位相が進んでいると見なすことができ、摩擦除去器８９のローパスフィルタを用いてクーロン摩擦成分のみを除去できるため、摩擦除去器８９のローパスフィルタが推定した路面反力トルクの位相を遅らせることはない。そのため、急操舵など高い操舵周波数成分が多く含まれるパターンで操舵した場合においても、路面反力トルクを精度良く推定することができる。
【００４９】
さらに、減速器５のギアムラが大きい場合、ギアムラにより生じるトルク変動が路面反力トルク推定値に残り、路面反力トルク推定値が変動する課題があったが、この構成では、ローパスフィルタのカットオフ周波数がギアムラによるトルク変動の振動周波数よりも低く設定できるため、クーロン摩擦とギアムラによるトルク変動の両方を除去することが可能であり、路面反力トルクを高精度に推定することができる。なお、車速と操舵速度を限定した場合は、ローパスフィルタの時定数は一定値とすることができる。
【００５０】
また、ステアリング軸２の回転角速度は、モータ電流とモータ電圧から演算してもよいし、ハンドル１、モータ６、またはステアリング軸２に取り付けた回転角度センサから演算してもよい。なお、モータ電流とモータ電圧からステアリング軸２の回転角速度を演算し摩擦除去器８９のローパスフィルタの時定数を設定する場合、モータ電圧を微分する必要がないため、モータ電圧のノイズの影響は小さく無視できる。
【００５１】
なお、ステアリング軸の摩擦として、ステアリング軸の粘性摩擦やステアリング軸のクーロン摩擦を考慮したが、これらは、ステアリング軸の回転によって生ずる摩擦であり、例えば、ラック１０の移動によって生じる摩擦や、減速器５で生じる摩擦、モータ６で生じる摩擦などを含んだものである。ただし、路面反力トルクの推定精度に影響が小さい摩擦については無視することができる。
【００５２】
実施の形態４．
実施の形態２と同様に、本実施の形態ではステアリング軸２にクーロン摩擦が作用するする一般的な電動パワーステアリング装置を対象とする。本構成のうち、上記実施の形態２と共通する構成については、同一の名称、符号、および記号を用いることとし、主として相違点について以下説明する。
【００５３】
コントロールユニット８のブロック図である図２の路面反力トルク推定器８２の構成が実施の形態２と異なる。路面反力トルク推定器８２の動作について、図１１に示すブロック図を用いて説明する。
【００５４】
摩擦モデル演算器２４のクーロン摩擦を、ステアリング軸２の回転角速度の推定値ωp_eに対して可変となる粘性係数Cfric(ωp_e)を用いて、Cfric(ωp_e)とωp_eを掛けたもので表す。Cfric(ωp_e)は、ωp_eに対するCfric(ωp_e)の値が予めメモリに記憶されており、ωp_eから、Cfric(ωp_e)を設定する。ωp_eが大きくなるにつれ、Cfric(ωp_e)を小さく設定することで、クーロン摩擦を表現する。
【００５５】
なお、図１２に示すブロック図のように、ステアリング軸２の粘性係数Cdと可変粘性係数Cfric(ωp_e)の代わりに、摩擦モデル演算器２４をステアリング軸２の回転角速度の推定値ωp_eに対して可変の粘性係数Cdf(ωp_e)を用いて表現してもよい。
【００５６】
以上の構成により、ステアリング軸２にクーロン摩擦が作用する場合においても、モータの回転角度情報や、回転角速度情報を検出することなく、モータ慣性トルクとクーロン摩擦の影響を除去した路面反力トルクを精度良く推定することができる。また、急操舵など高い操舵周波数成分が多く含まれるパターンで操舵した場合においても、路面反力トルクを精度良く推定することができる。
【００５７】
また、可変粘性係数をCfric(ωp)、または、Cdf(ωp)とし、ステアリング軸２の回転角速度ωpに対する値が予めメモリに記憶されており、ωpから、Cfric(ωp)、または、Cdf(ωp)を設定する構成としてもよい。この場合も、モータ慣性トルクとクーロン摩擦の影響を除去した路面反力トルクを精度良く推定することができる。
【００５８】
なお、実施の形態３において、摩擦モデル演算器２４を可変粘性係数で表現しても、モータ慣性トルクとクーロン摩擦の影響を除去した路面反力トルクを精度良く推定することができる。
【００５９】
実施の形態５．
実施の形態２と同様に、本実施の形態ではステアリング軸２にクーロン摩擦が作用するする一般的な電動パワーステアリング装置を対象とする。本構成のうち、上記実施の形態２と共通する構成については、同一の名称、符号、および記号を用いることとし、主として相違点について以下説明する。
【００６０】
図１３は、本発明の実施の形態５による電動パワーステアリング装置を説明するための構成図である。図１３に示すように、本発明の形態５では、ステアリング軸２周辺の温度を検出する温度センサ１１を備える。図１４は、本発明の実施の形態５によるコントロールユニット８のブロック図である。図１４において、温度センサ１１の出力は、路面反力トルク推定器８２に入力される。路面反力トルク推定器８２の動作について、図１５に示すブロック図を用いて説明する。
【００６１】
摩擦モデル演算器２４のクーロン摩擦の振幅Tfricを温度センサ１１の温度に対して可変になるように構成する。すなわち、温度に対するTfricの値が予めメモリに記憶されており、温度センサ１１の温度から、Tfricを設定する。
【００６２】
以上の構成により、温度が変化し、クーロン摩擦の振幅が変化する場合においても、モータの回転角度情報や、回転角速度情報を検出することなく、モータ慣性トルクとクーロン摩擦の影響を除去した路面反力トルクを精度良く推定することができる。
【００６３】
また、実施の形態１から５において、クーロン摩擦だけでなく、ステアリング軸２の粘性係数Cd、Cfric(ωp_e)、Cdf(ωp_e) 、車両モデル演算器２３のKalign、Calignを温度に基づいて設定してもよい。これにより、温度が変化し、車両の各物理パラメータが変化した場合においても、路面反力トルク推定器８２を適切に設定することができ、モータ慣性トルクとクーロン摩擦の影響を除去した路面反力トルクを精度良く推定することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  ハンドル、２  ステアリング軸、３  操舵輪、４  操舵トルクセンサ、５  減速器、６  モータ、７  車速センサ、８  コントロールユニット、９  回転角速度センサ、１０  ラック、８ａ  指令電流演算器、２１  力学モデル演算器、２２  ステアリング軸力学モデル演算器、２３  車両モデル演算器、２４  摩擦モデル演算器、８１  アシスト指令電流演算器、８２  路面反力トルク推定器、８３  路面反力トルク制御器、８４  減算器、８５  電流制御器、８６  駆動回路、８７  電流センサ、８８  クーロン摩擦と路面反力トルクの和の推定器、８９  摩擦除去器、１１  温度センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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